JP2017041661A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナ素子が設けられたアンテナを２つ有する場合に、装置本体が小型化されても、アイソレーション特性を維持できるアンテナ装置を提供する。【解決手段】グランド板５と第１アンテナ１と第２アンテナ２とを備えたアンテナ装置１００であって、第１アンテナ１は、第１アンテナ素子１１を有し、第１アンテナ素子１１はグランド板の垂線Ｒ１に対して平行ではなく垂直でもない複数の第１導体片１１ｄの集合体を含み、第２アンテナ２は、第２アンテナ素子１２を有し、第２アンテナ素子１２は垂線Ｒ２に対して平行ではなく垂直でもない複数の第２導体片１２ｄの集合体を含み、第１アンテナ１と第２アンテナ２とを重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとが、垂線Ｒ１又は垂線Ｒ２に対して互いに逆方向に向いている。【選択図】図２

Description

本発明は、通信用のアンテナ装置に係り、特に複数のアンテナを有するアンテナ装置に関する。

近年、無線通信ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムが世界中で実用化されようとしている。ＬＴＥシステムにおいては、互いに異なる複数の周波数帯域を用いてデータの送受信を行なうことが決められている。このようなシステムでは、複数の周波数帯域に対応するため複数のアンテナ素子を同一絶縁基板上に有したアンテナ装置が用いられる。

また、最近では、２つのアンテナを組み合わせてデータの送受信を行い、利用できる周波数帯域を擬似的に広げるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる技術が開発されている。このような技術を利用したシステムにおいては、同一周波数で送受信可能な２つのアンテナを互いの近傍に設置したアンテナ装置が用いられる。

複数のアンテナ素子を同一絶縁基板上に有する場合、又は２つのアンテナを互いの近傍に設置した場合において、互いのアンテナ素子間又は互いのアンテナ間のアイソレーションを十分確保することが要求される。また、最近では、アンテナ装置の小型化も要求されるようになってきている。

そこで、このような要求に対し、特許文献１によるアンテナ装置９００のような、隣接した周波数帯域に対応する複数のアンテナ素子を有し、複数のアンテナ素子間のアイソレーション特性を改善したアンテナ装置が提案されている。特許文献１によるアンテナ装置について、図８を用いて説明する。

アンテナ装置９００は、地板９１０と、第１の周波数帯域に対応する第１のアンテナ素子９１１と、第１の周波数帯域の近傍又は第１の周波数帯域と重なる第２の周波数帯域に対応する第２のアンテナ素子９１２と、第１のアンテナ素子９１１に給電を行う第１の給電部９１３と、第２のアンテナ素子９１２に給電を行う第２の給電部９１４とを備える。そして、第１のアンテナ素子９１１を地板９１０の長辺に対して直交する方向に配置すると共に、第２のアンテナ素子９１２を地板９１０の長辺に対して平行な方向に配置する構成とした。

アンテナ装置９００では、第１のアンテナ素子９１１と第２のアンテナ素子９１２の配置を互いに直交するように配置することにより、アンテナ素子間の結合を低減させることができ、アンテナ素子間のアイソレーション特性を改善することができるとしている。

特開２００６−２２９５２９号公報

特許文献１に開示されたような、複数の周波数帯域に対応するために複数のアンテナ素子が設けられたアンテナが１つのみである場合、複数のアンテナ素子間のアイソレーションを確保することは、特許文献１に開示された発明による技術で対応できる。しかしながら、複数の周波数帯域に対応するために複数のアンテナ素子が設けられたアンテナを、２つ有するように配置したアンテナ装置である場合、特許文献１に開示された発明による技術だけでは、装置本体が小型化された場合に、アンテナ間アイソレーション特性を維持することは困難であった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数のアンテナ素子が設けられたアンテナを２つ有する場合に、装置本体が小型化されても、必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を維持できるアンテナ装置を提供することにある。

この課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、グランド板と、前記グランド板の一方の面側に設けられた第１アンテナと、前記グランド板の一方の面側に設けられた第２アンテナと、を備えたアンテナ装置であって、前記第１アンテナによって形成される第１平面と前記第２アンテナによって形成される第２平面とは互いに平行に対面していると共に、前記グランド板に対してそれぞれ垂直に立設しており、前記第１アンテナは、第１アンテナ素子を有し、前記第１アンテナ素子は前記グランド板の垂線に対して平行ではなく垂直でもない複数の第１導体片の集合体を含み、前記第２アンテナは、第２アンテナ素子を有し、前記第２アンテナ素子は前記垂線に対して平行ではなく垂直でもない複数の第２導体片の集合体を含み、前記第１アンテナと前記第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する前記第１導体片と前記第２導体片とが、前記垂線に対して互いに逆方向に向いている、という特徴を有する。

このように構成されたアンテナ装置では、第１アンテナと第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片と第２導体片とを、グランド板の垂線に対して互いに逆方向に向くように構成したため、互いに対応する第１導体片及び第２導体片それぞれのアンテナ偏波面同士を交差させることができる。その結果、互いに対応する第１導体片と第２導体片との結合を低減させることができ、アンテナ装置本体を小型化した場合においても、第１アンテナと第２アンテナとの間の必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を維持することができる。

また、上記の構成において、前記第１アンテナと前記第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する前記第１導体片と前記第２導体片とのなす角度が直角である、という特徴を有する。

このように構成されたアンテナ装置では、第１アンテナと第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片と第２導体片とのなす角度を直角に設定したので、互いに対応する第１導体片及び第２導体片それぞれのアンテナ偏波面同士を直交させることができる。その結果、互いに対応する第１導体片と第２導体片との結合を更に低減させることができ、第１アンテナと第２アンテナとの間のアンテナ間アイソレーションを更に高めることができる。

また、上記の構成において、前記第２アンテナ素子を裏返した時の形状が前記第１アンテナ素子の形状と合同であって、前記第１アンテナと前記第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する前記第１導体片と前記第２導体片とが、前記垂線に対してそれぞれ４５°の角度を有する、という特徴を有する。

このように構成されたアンテナ装置では、第１アンテナと第２アンテナとの各特性を同一にすることができると共に、第１アンテナと第２アンテナとの間のアンテナ間アイソレーションを最大限に高めることができる。

本発明のアンテナ装置は、第１アンテナと第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片と第２導体片とを、グランド板の垂線に対して互いに逆方向に向くように構成したため、互いに対応する第１導体片及び第２導体片それぞれのアンテナ偏波面同士を交差させることができる。その結果、互いに対応する第１導体片と第２導体片との結合を低減させることができ、アンテナ装置本体を小型化した場合においても、第１アンテナと第２アンテナとの間の必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を維持することができる。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 第１アンテナと第２アンテナとの関係を示す斜視図である。 ＬＴＥシステムにおける各周波数帯域の関係を示す図である。 第１アンテナにおける第１アンテナ素子を示す正面図である。 第２アンテナにおける第２アンテナ素子を示す正面図である。 第１アンテナと第２アンテナとを重ねて見た時の正面図である。 アンテナ装置のアンテナ間アイソレーション特性を示すグラフである。 従来例に係るアンテナ装置の平面図である。

［実施形態］
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本明細書では、特に断りの無い限り、各図面のＸ１側を右側、Ｘ２側を左側、Ｙ１側を奥側、Ｙ２側を手前側、Ｚ１側を上側、Ｚ２側を下側として説明する。

最初に、実施形態に係るアンテナ装置１００の外観形状、及び第１アンテナ１と第２アンテナ２それぞれにおける第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２の構成について図１乃至図５を用いて説明する。

図１は、実施形態に係るアンテナ装置１００の最終的な外観を示す斜視図であり、図２は、第１アンテナ１と第２アンテナ２との関係を示す斜視図である。また、図３は、ＬＴＥシステムにおける第１周波数帯域、第２周波数帯域、第３周波数帯域の各周波数帯域の関係を示す図である。更に、図４は、第１アンテナ１における第１アンテナ素子１１の形状を示す正面図であり、図５は、第２アンテナ２における第２アンテナ素子１２の形状を示す正面図である。

アンテナ装置１００は、ＬＴＥシステムに対応すると共に、ＭＩＭＯシステムにも対応したアンテナ装置であり、ＬＴＥシステムのマルチバンド周波数帯域に使用されるアンテナ素子を複数有するアンテナをＭＩＭＯシステム用に２つ備えていて、それぞれのアンテナは同一周波数で送受信可能となっている。アンテナ装置１００は、小型化されたアンテナ装置であり、小型化されても十分なアンテナ間アイソレーションを維持することのできるアンテナ装置である。アンテナ間距離としては、より近接させることが要求されるが、アンテナ間アイソレーションとしては約１０ｄＢ以上が必要とされる。また、アンテナ装置１００は、車載用を想定しており、車両のルーフ上に取り付けられて使用される。

図１に示すように、アンテナ装置１００は、合成樹脂で形成された鮫の鰭の形状（シャークフィン形状）を持ったケース３１内に収納されている。シャークフィン形状は、先端に行くほど細くなると共に、側面も内側に絞った曲面とされた流線型の外形形状となっている。アンテナ装置１００は、第１アンテナ１と第２アンテナ２とグランド板５とを有している。第１アンテナ１と第２アンテナ２とは、ケース３１で覆われることにより外部の環境から保護されることになる。また、第１アンテナ１と第２アンテナ２とはケーブル３２によって車両内の通信機器（図示せず）にそれぞれ接続される。

グランド板５は台座（図示せず）に搭載され、台座はグランド板５と共に車両の屋根に、ネジ留めや磁石等によって取り付けられる。グランド板５は、金属によって形成されたグランドプレーンであって、絶縁基板上に金属箔パターンで形成されていても良いし、金属板によって形成されても良い。グランド板５を車両の屋根に直接接続するか、又は静電容量結合等によって車両の屋根に結合させることによって、グランド板５から車両の屋根へグランドプレーンを拡張させることができる。そのため、車両の屋根全体をアンテナ装置１００のグランドとして使用することができ、アンテナ装置１００の性能向上に貢献させることができる。

アンテナ装置１００は、図１で示したケース３１の内部において、前述したグランド板５と、グランド板５の一方の面側に設けられた第１アンテナ１と、同じくグランド板５の一方の面側に設けられた第２アンテナ２とが、図２に示すように構成されている。第１アンテナ１は、第１絶縁基板２１と、第１絶縁基板２１上に形成された第１アンテナ素子１１とを有して構成されている。また、第２アンテナ２は、第２絶縁基板２２と、第２絶縁基板２２上に形成された第２アンテナ素子１２とを有して構成されている。

第１絶縁基板２１と第２絶縁基板２２とは、それぞれグランド板５に対して垂直に取り付けられていると共に、互いに平行に対面している。即ち、第１アンテナ１によって形成される第１平面Ｐ１と第２アンテナ２によって形成される第２平面Ｐ２とは互いに平行に対面していると共に、グランド板５に対してそれぞれ垂直に立設している。また、第１アンテナ素子１１が設けられた第１絶縁基板２１と第２アンテナ素子１２が設けられた第２絶縁基板２２、言い換えれば、第１アンテナ１と第２アンテナ２とは、それぞれアンテナ間距離Ｌ１だけ離れて真横に並んで取り付けられている。

前述したように、アンテナ装置１００は、ＬＴＥシステムに対応するように構成されている。ＬＴＥシステムに用いられる周波数帯域は、図３に示すように、３つの帯域に分かれている。最も周波数の低い周波数帯域が、０．７ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚの第１周波数帯域であり、次の周波数帯域が、１．７ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚの第２周波数帯域であり、最も周波数の高い周波数帯域が、２．５ＧＨｚ〜２．７ＧＨｚの第３周波数帯域である。そのため、第１アンテナ１及び第２アンテナ２は、どちらも０．７ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚの第１周波数帯域、１．７ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚの第２周波数帯域、及び２．５ＧＨｚ〜２．７ＧＨｚの第３周波数帯域の信号を送受信できるように構成されている。

図４に示すように、第１アンテナ１は、第１絶縁基板２１上に構成された第１アンテナ素子１１、第１給電点１ａ、及び第１接地点１ｂで構成されている。第１アンテナ素子１１は、上記第１周波数帯域から第３周波数帯域までの信号を送受信できるように、低周波用第１アンテナ素子１１ａ、無給電第１アンテナ素子１１ｂ、及び高周波用第１アンテナ素子１１ｃで構成されている。

低周波用第１アンテナ素子１１ａは、複数の第１導体片１１ｄの集合体を含み、ＬＴＥシステムにおける最も周波数の低い周波数帯域である第１周波数帯域の信号を取り扱うように形成されている。複数の第１導体片１１ｄの内の１つの第１導体片１１ｄの一端が第１給電点１ａに接続されていて、その第１導体片１１ｄの他端には他の複数の第１導体片１１ｄが連続して接続されている。無給電第１アンテナ素子１１ｂも、複数の第１導体片１１ｄの内の１つの第１導体片１１ｄの一端が第１接地点１ｂに接続されていて、その第１導体片１１ｄの他端には他の第１導体片１１ｄが接続されている。

低周波用第１アンテナ素子１１ａ及び無給電第１アンテナ素子１１ｂを構成している導体片の内、各第１導体片１１ｄは、全て、グランド板５の垂線Ｒ１に対して傾斜して形成されている。即ち、各第１導体片１１ｄは、垂線Ｒ１に対して平行でもなく垂直でもない。尚、低周波用第１アンテナ素子１１ａには、グランド板５の垂線Ｒ１に対して垂直な導体片も存在するが、この導体片は、無給電第１アンテナ素子１１ｂのインダクタンス成分を増加させるための導体片であり、第１導体片１１ｄではなく、アンテナ間アイソレーション特性の改善には特に寄与していない。

図４からわかるように、無給電第１アンテナ素子１１ｂの各第１導体片１１ｄが低周波用第１アンテナ素子１１ａの各第１導体片１１ｄに沿って設けられている。無給電第１アンテナ素子１１ｂは、低周波用第１アンテナ素子１１ａによって取り扱われる周波数帯域を広帯域化するために設けられたものであり、第１給電点１ａには接続されておらず、第１接地点１ｂに接続されている。無給電第１アンテナ素子１１ｂの各第１導体片１１ｄを、給電素子である低周波用第１アンテナ素子１１ａの各第１導体片１１ｄに、無給電第１アンテナ素子１１ｂの共振周波数の波長に比べて非常に短い離間距離で沿わせることにより、無給電第１アンテナ素子１１ｂを低周波用第１アンテナ素子１１ａに容量結合させることができる。即ち、無給電第１アンテナ素子１１ｂは、低周波用第１アンテナ素子１１ａから給電されて、新たな共振周波数を有するアンテナ素子となる。

無給電第１アンテナ素子１１ｂのアンテナ長は、低周波用第１アンテナ素子１１ａのアンテナ長に比べて幾分短く設定されている。従って、無給電第１アンテナ素子１１ｂによる新たな共振周波数は、低周波用第１アンテナ素子１１ａの共振周波数より高くなり、結果として、低周波用第１アンテナ素子１１ａによる周波数帯域を高いほうに拡げることが可能となる。即ち、低周波用第１アンテナ素子１１ａによる周波数帯域を広帯域化することができる。

高周波用第１アンテナ素子１１ｃは、その導体の一端が第１給電点１ａに接続されていると共に、一端から開放端に向かって、その幅が漸次広くなるように構成されていて、その形状は、第１給電点１ａを１つの頂点とする略三角形状となっている。

高周波用第１アンテナ素子１１ｃの導体のうち最も電界強度の強いアンテナ開放端部が幅広に形成してあるので、キャパシタンス成分がより増大することとなる。そして一般的に共振回路では、キャパシタンス成分が大きくなると共振周波数が小さくなるので、開放端が幅広になっていない導体と比べたとき、アンテナ放射導体の長さが同等であればアンテナ共振周波数が小さくなる。即ち、アンテナ開放端部を幅広にすることによって、所望の周波数に共振させるうえで必要となる放射導体の長さをより短く設定することができるので、アンテナ装置全体の寸法を低減できる。

低周波用第１アンテナ素子１１ａのアンテナ長は、第１周波数帯域に対応した長さに設定されており、具体的には、第１周波数帯域内における所定周波数信号の波長の約１／４に設定されている。また、高周波用第１アンテナ素子１１ｃのアンテナ長は、第１周波数帯域より周波数の高い第２周波数帯域に対応した長さに設定されており、具体的には、第２周波数帯域における所定周波数信号の波長の約１／４に設定されている。

低周波用第１アンテナ素子１１ａの給電点側の第１導体片１１ｄは、高周波用第１アンテナ素子１１ｃの導体に沿って設けられている。一般的に、アンテナ素子の導体同士を近接させて配置することにより、互いのインピーダンスマッチングを行なうことが可能となる。アンテナ素子のインピーダンスは、アンテナ素子の導体の長さ及び幅によって決定されるインダクタンス成分と、アンテナ素子の導体とグランド間、又は、隣り合う２個のアンテナ素子それぞれの導体間に発生するキャパシタンス成分とによって決定する。特に、隣り合う２個のアンテナ素子の導体同士を近接させ、その離間距離及び対向させている導体の長さを調整することにより、隣り合う２個のアンテナ素子それぞれの導体間に発生するキャパシタンス成分を調整することができる。その結果、それぞれのアンテナ素子のインピーダンスを調整することができる。

第１アンテナ１においては、低周波用第１アンテナ素子１１ａの第１導体片１１ｄを、高周波用第１アンテナ素子１１ｃの導体に沿って設け、それぞれの導体間の離間距離及び各導体の長さを調整することによって、それぞれのインピーダンスマッチングを行なうようにしている。尚、この調整は、第１アンテナ１の設計段階において実施されるものであり、そのため第１アンテナ１の性能は、設計段階でほぼ決定されることになる。

低周波用第１アンテナ素子１１ａのアンテナ長は、第１周波数帯域の約３倍の周波数帯域に当たる２．５ＧＨｚから２．７ＧＨｚの周波数帯域、即ち第３周波数帯域も送受信できるように構成されている。具体的には、低周波用第１アンテナ素子１１ａのアンテナ長は、第３周波数帯域の中の所定周波数信号の波長の約３／４に設定されている。ここで、上記第３周波数帯域の中の所定周波数は、上記第１周波数帯域の中の所定周波数の約３倍の周波数に相当する。

上記のように、低周波用第１アンテナ素子１１ａのアンテナ長は、第１周波数帯域を送受信できるように設定されていると同時に、第１周波数帯域の約３倍の周波数に当たる第３周波数帯域をも送受信できるように設定されていることになる。そのため、周波数の大きく異なる２つの周波数帯域の送受信を、１つの素子だけで実現することができる。従って、マルチバンド対応のアンテナ装置１００の小型化に貢献することができる。

尚、図４において、低周波用第１アンテナ素子１１ａの各導体片と無給電第１アンテナ素子１１ｂの各第１導体片１１ｄと高周波用第１アンテナ素子１１ｃとは、金属製の導体からなる。この金属製の導体は、図４に示した第１絶縁基板２１上に金属箔パターンによって形成されたものでも良いし、絶縁基板を使用せず、金属板を切り抜いて組み合わせた構成のものであっても良い。

図５に示すように、第２アンテナ２は、第２絶縁基板２２上に構成された第２アンテナ素子１２、第２給電点２ａ、及び第２接地点２ｂで構成されている。第２アンテナ素子１２は、上記第１周波数帯域から第３周波数帯域までの信号を送受信できるように、低周波用第２アンテナ素子１２ａ、無給電第２アンテナ素子１２ｂ、及び高周波用第２アンテナ素子１２ｃで構成されている。

低周波用第２アンテナ素子１２ａは、複数の第２導体片１２ｄの集合体を含み、ＬＴＥシステムにおける最も周波数の低い周波数帯域である第１周波数帯域の信号を取り扱うように形成されている。複数の第２導体片１２ｄの内の１つの第２導体片１２ｄの一端が第１給電点１ａに接続されていて、その第２導体片１２ｄの他端には他の複数の第２導体片１２ｄが連続して接続されている。無給電第２アンテナ素子１２ｂも、複数の第２導体片１２ｄの内の１つの第２導体片１２ｄの一端が第２接地点２ｂに接続されていて、その第２導体片１２ｄの他端には他の第２導体片１２ｄが接続されている。

高周波用第２アンテナ素子１２ｃは、その導体の一端が第２給電点２ａに接続されていると共に、一端から開放端に向かって、その幅が漸次広くなるように構成されていて、その形状は、第２給電点２ａを１つの頂点とする略三角形状となっている。

低周波用第２アンテナ素子１２ａ、無給電第２アンテナ素子１２ｂ、及び高周波用第２アンテナ素子１２ｃを含む第２アンテナ素子１２は、第２アンテナ素子１２を左右方向に裏返した時の形状が、第１アンテナ素子１１の形状と合同になるように構成されている。言い換えれば、第２アンテナ素子１２を左右方向に裏返して、第１アンテナ素子１１と重ねて見た時に、各アンテナ素子が完全に重なって見えることになり、結果として、１つのアンテナ素子だけが存在するように見えるように、第２アンテナ素子１２が構成されている。

上述のように、第２アンテナ素子１２を左右方向に裏返した時の形状が、第１アンテナ素子１１の形状と合同になるように構成されている。そのため、第２アンテナ素子１２において、低周波用第２アンテナ素子１２ａが低周波用第１アンテナ素子１１ａに対応し、無給電第２アンテナ素子１２ｂが無給電第１アンテナ素子１１ｂに対応し、高周波用第２アンテナ素子１２ｃが高周波用第１アンテナ素子１１ｃに対応する。また、第２アンテナ２の第２給電点２ａが第１アンテナ１の第１給電点１ａに相当し、第２アンテナ２の第２接地点２ｂが第１アンテナ１の第１接地点１ｂに相当する。従って、第２アンテナ素子１２の各アンテナ素子の働きは、第１アンテナ素子１１の各アンテナ素子の働きと全く同等である。よって、第２アンテナ２についてのこれ以上の説明は省略する。

次に、図２、図６及び図７を用いて第１アンテナ１と第２アンテナ２との取り付け構造について説明する。図６は、第１アンテナ１と第２アンテナ２とを重ねて見た時の正面図であり、図７は、本発明のアンテナ装置１００のアンテナ間アイソレーション特性を示すグラフである。

図２に示すように、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２それぞれの第１導体片１１ｄ及び第２導体片１２ｄは、グランド板５の垂線Ｒ１又は垂線Ｒ２に対して平行ではなく垂直でもない。そのため、図６に示すように、第１アンテナ１と第２アンテナ２とを平行に移動して重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとがそれぞれ垂線Ｒ１又は垂線Ｒ２に対して互いに逆方向に向くことになる。互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとをそれぞれ垂線Ｒ１又は垂線Ｒ２に対して互いに逆方向に向かせることにより、それぞれの間のアイソレーションを改善させることができる。

また、第１アンテナ１と第２アンテナ２とを重ねて見た時に、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１２それぞれの各第１導体片１１ｄ及び各第２導体片１２ｄの内、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとのなす角度が直角となっているものがある。例えば、図６に示す低周波用第１アンテナ素子１１ａの、第１給電点１ａから２つめの第１導体片１１ｄと低周波用第２アンテナ素子１２ａの、第２給電点２ａから２つめの第２導体片１２ｄとのなす角度αを、角度α＝９０°としている。角度α＝９０°とすることにより、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとの間のアイソレーションを更に改善させることができる。

第１給電点１ａから３つめの第１導体片１１ｄと第２給電点２ａから３つめの第２導体片１２ｄとのなす角度βは、角度β＜９０°となっている。これは、アンテナ間アイソレーション以外のアンテナ特性を確保するために、これらの第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとを、より上側方向に伸ばすようにするためである。角度βは、種々のアンテナ特性をそれぞれバランス良く得るためにその値が選択される。尚、アンテナ間アイソレーションを良くするためには、角度β＞４５°が好ましく、角度β＝９０°が最も好ましい。

更に、アンテナ装置１００では、第２アンテナ素子１２を裏返した時の形状が、第１アンテナ素子１１の形状と合同となるように設定した。そのため、第１アンテナ１と第２アンテナ２とを重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとが、それぞれ垂線Ｒ１又は垂線Ｒ２に対してそれぞれ４５°の角度をなすように設定される。例えば、図６に示す無給電第１アンテナ素子１１ｂの、第１接地点１ｂから１つめの第１導体片１１ｄと垂線Ｒ１とのなす角度γ１と、無給電第２アンテナ素子１２ｂの、第２接地点２ｂから１つめの第２導体片１２ｄと垂線Ｒ２とのなす角度γ２との関係は、角度γ１＝角度γ２＝４５°となる。

次に、第１アンテナ１と第２アンテナ２とをグランド板５上に取り付けた時の、アンテナ間距離Ｌ１について、図２を用いて説明する。

一般的に、平行に取り付けられた２つのアンテナのアンテナ間距離は、取り扱う周波数の波長の１／４以上に設定することによってそれぞれのアンテナのアンテナ性能を確保することができる。従って、図２に示す第１アンテナ１と第２アンテナ２との間のアンテナ間距離Ｌ１は、通常、取り扱う周波数の最低周波数近辺の信号の波長の１／４に設定することになる。ＬＴＥシステムでは、０．７ＧＨｚが最低周波数となるため、アンテナ間距離Ｌ１は、０．７ＧＨｚ近辺の信号の波長の１／４（λ／４）に設定することになる。

例えば、０．７ＧＨｚ近辺の信号として０．７５ＧＨｚの信号を選択し、アンテナ間距離Ｌ１を０．７５ＧＨｚの信号の波長の１／４に設定した場合、その寸法は約１００ｍｍとなる。即ち、アンテナ間距離Ｌ１を約１００ｍｍに設定すれば、その周波数近辺のアンテナ性能を確保することができる。尚、０．７５ＧＨｚより高い周波数については、アンテナ間距離Ｌ１が必然的にその信号の波長の１／４以上になるため、アンテナ性能を確保することができる。

しかし、アンテナ装置として小型化が要求された場合、アンテナ間距離を短くすることが必要となってくる。そこで、本発明のアンテナ装置１００では、第１アンテナ１及び第２アンテナ２との間のアンテナ間距離Ｌ１（図２参照）を、アンテナ装置１００本体の形状を小さくするため、０．７５ＧＨｚの信号の波長の１／６、即ちＬ１＝λ／６＝約６７ｍｍに設定した。その場合の第１アンテナ１及び第２アンテナ２との間のアンテナ間アイソレーションのデータを図７の実線で示す。尚、比較のため、本発明を適用せず、第２アンテナ２を裏返して取り付けた場合、即ち同一方向から第１アンテナ１と第２アンテナ２とを重ねて見た時に、アンテナ素子の形状が完全に重なって見えるように取り付けた場合で、Ｌ１＝λ／４＝約１００ｍｍに設定した時のアンテナ間アイソレーションのデータを図７の破線で示す。また、同じく本発明を適用せず、第２アンテナ２を裏返して取り付けた場合で、Ｌ１＝λ／６＝約６７ｍｍに設定した時のアンテナ間アイソレーションのデータを図７の一点鎖線で示す。

図７の破線で示すように、０．７５ＧＨｚの信号の波長の１／４（λ／４）に設定した場合には、本発明を適用しなくても、アンテナ間アイソレーションは１０ｄＢ以上であり、十分な特性が得られている。しかし、本発明を適用せず、２つのアンテナ間の距離を、０．７５ＧＨｚの信号の波長の１／６（λ／６）に設定した場合、即ち約６７ｍｍまで短くなるように設定した場合、図７の一点鎖線で示すように、アンテナ間アイソレーション特性が悪化することが確認される。約０．８ＧＨｚ以上の場合は１０ｄＢ以上であるため問題ないと考えられるが、０．７ＧＨｚ〜０．８ＧＨｚの帯域では１０ｄＢを切っており、十分なアンテナ間アイソレーション特性を得られていないことが分かる。

図７の実線で示すように、本発明を適用した場合、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間のアンテナ間アイソレーションは約１０ｄＢである。これは、本発明を適用せずに、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間のアンテナ間距離Ｌ１を０．７５ＧＨｚの信号の波長の１／４に設定した場合とほぼ同等である。また、本発明を適用せずに、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間のアンテナ間距離Ｌ１を０．７５ＧＨｚの信号の波長の１／６に設定した場合に対して約２ｄＢ改善されている。

従って、本発明によるアンテナ装置１００は、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間のアンテナ間距離Ｌ１を０．７５ＧＨｚの信号の波長の１／４（１００ｍｍ）に設定した場合に得られるアンテナ間アイソレーション特性を、アンテナ間距離Ｌ１を０．７５ＧＨｚの信号の波長の１／６（６７ｍｍ）に短くした場合においても得ることができる。言い換えれば、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間の必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を維持したまま、アンテナ装置１００本体のＹ１−Ｙ２方向の寸法を３３ｍｍ、即ち３３％小さくすることができる。

このように、アンテナ装置１００では、第１アンテナ１と第２アンテナ２とを重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとを、垂線Ｒ１又は垂線Ｒ２に対して互いに逆方向に向くように構成した。そのため、互いに対応する第１導体片１１ｄ及び第２導体片１２ｄそれぞれのアンテナ偏波面同士を交差させることができる。その結果、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとの結合を低減させることができ、アンテナ装置１００本体を小型化した場合においても、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間の必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を維持することができる。

また、第１アンテナ１と第２アンテナ２とを重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとのなす角度を直角に設定したので、互いに対応する第１導体片１１ｄ及び第２導体片１２ｄそれぞれのアンテナ偏波面同士を直交させることができる。その結果、互いに対応する第１導体片１１ｄと第２導体片１２ｄとの結合を更に低減させることができ、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間のアンテナ間アイソレーションを更に高めることができる。

また、第２アンテナ素子１２を裏返した時の形状と第１アンテナ素子１１の形状とを合同になるように設定したので、第１アンテナ１と第２アンテナ２との各特性を同一にすることができると共に、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間のアンテナ間アイソレーションを最大限に高めることができる。

以上説明したように、本発明のアンテナ装置は、第１アンテナと第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する第１導体片と第２導体片とを、グランド板の垂線に対して互いに逆方向に向くように構成したため、互いに対応する第１導体片及び第２導体片それぞれのアンテナ偏波面同士を交差させることができる。その結果、互いに対応する第１導体片と第２導体片との結合を低減させることができ、アンテナ装置本体を小型化した場合においても、第１アンテナと第２アンテナとの間の必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を維持することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係るアンテナ装置１００について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。

１ 第１アンテナ
１ａ 第１給電点
１ｂ 第１接地点
２ 第２アンテナ
２ａ 第２給電点
２ｂ 第２接地点
５ グランド板
１１ 第１アンテナ素子
１１ａ 低周波用第１アンテナ素子
１１ｂ 無給電第１アンテナ素子
１１ｃ 高周波用第１アンテナ素子
１１ｄ 第１導体片
１２ 第２アンテナ素子
１２ａ 低周波用第２アンテナ素子
１２ｂ 無給電第２アンテナ素子
１２ｃ 高周波用第２アンテナ素子
１２ｄ 第２導体片
２１ 第１絶縁基板
２２ 第２絶縁基板
３１ ケース
３２ ケーブル
１００ アンテナ装置
Ｐ１ 第１平面
Ｐ２ 第２平面
Ｒ１ 垂線
Ｒ２ 垂線
Ｌ１ アンテナ間距離

Claims (3)

1. グランド板と、前記グランド板の一方の面側に設けられた第１アンテナと、前記グランド板の一方の面側に設けられた第２アンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
   前記第１アンテナによって形成される第１平面と前記第２アンテナによって形成される第２平面とは互いに平行に対面していると共に、前記グランド板に対してそれぞれ垂直に立設しており、
   前記第１アンテナは、第１アンテナ素子を有し、前記第１アンテナ素子は前記グランド板の垂線に対して平行ではなく垂直でもない複数の第１導体片の集合体を含み、
   前記第２アンテナは、第２アンテナ素子を有し、前記第２アンテナ素子は前記垂線に対して平行ではなく垂直でもない複数の第２導体片の集合体を含み、
   前記第１アンテナと前記第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する前記第１導体片と前記第２導体片とが、前記垂線に対して互いに逆方向に向いている、ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１アンテナと前記第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する前記第１導体片と前記第２導体片とのなす角度が直角である、ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第２アンテナ素子を裏返した時の形状が前記第１アンテナ素子の形状と合同であって、
   前記第１アンテナと前記第２アンテナとを重ねて見た時に、互いに対応する前記第１導体片と前記第２導体片とが、前記垂線に対してそれぞれ４５°の角度を有する、ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。

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